[發明專利]一種基于P波段射頻采樣的級聯數字濾波抗通信干擾方法

在審

• 申請號: 201711090002.4
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN108008359A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 曹剛;許士杰;袁進剛;涂中華
• 申請（專利權）人: 武漢濱湖電子有限責任公司
• 主分類號: G01S7/28
• 分類號: G01S7/28;G01S7/36;H04B1/00;H04B1/10
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武;劉國斌

1.一種基于P波段射頻采樣的級聯數字濾波抗通信干擾方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、射頻回波信號采樣步驟，包括以下子步驟：

1.1射頻輸入與采樣頻率產生子步驟：經過接收前端放大濾波處理的射頻回波信號S(t)輸入ADC芯片，同時通過全相參直接頻率合成器產生采樣頻率fs；其中fs需滿足fs≥2B且2fH/(m+1)≤fs≤2fL/m,m＝0,1,2...，fH＝f0+B/2,fL＝f0-B/2，fH為雷達工作頻段的上截止頻率，fL為工作頻段的下截止頻率，f0為工作頻段的中頻頻率，B為工作頻帶帶寬，m為自然數；

1.2模數轉換子步驟：在ADC芯片中利用步驟1.1產生的采樣頻率fs對輸入的射頻回波信號S(t)進行帶通采樣，將高頻模擬信號轉換為數字離散信號；

步驟二、第一次DDC抽取濾波步驟，包括以下子步驟：

2.1混頻頻率產生子步驟：通過頻率調諧字和相位偏移字設置ADC芯片的12位NCO，產生混頻頻率，頻率調諧字NCO_FTW為：

N C O _ F T W = r o u n d ( 2 12 M o d ( f c , f s ) f s ) ]]>

其中：fc是所需的載波頻率；Mod()是求余函數；round()是四舍五入函數；

根據頻率調諧字NCO_FTW產生的實際混頻頻率fc-actual為：

f c - a c t u a l = N C O _ F T W × f s 2 12 ; ]]>

2.2數字混頻正交處理子步驟；

將步驟1.2產生的回波數字信號S(n)與步驟2.1產生的混頻頻率進行數字混頻處理，雷達接收到的回波信號S(n)表示為：

其中：a(n)是信號的幅度；是信號的相位；Ts是采樣時間；x(n)是S(n)的復包絡，包含了S(n)的有用信息；

將S(n)與exp(-2πfcnTs)相乘，除掉載頻分量，變成零頻，轉為所需的基帶信號，其表示形式為：

即得到兩路正交的I、Q數字信號，其中I路信號為Q路信號為

2.3數字抽取濾波子步驟；

濾波抽取后I(n)和Q(n)兩路正交數字信號分別輸出為yI1(n)和yQ1(n)，則：

y I 1 ( n ) = h ( N - 1 2 ) × I ( 2 n - N - 1 2 ) + Σ m = 1 ( N - 1 ) / 2 h ( N - 1 2 - m ) [ I ( 2 n - N - 1 2 + m ) + I ( 2 n - N - 1 2 - m + 1 ) ] ]]>

y Q 1 ( n ) = h ( N - 1 2 ) × Q ( 2 n - N - 1 2 ) + Σ m = 1 ( N - 1 ) / 2 h ( N - 1 2 - m ) [ Q ( 2 n - N - 1 2 + m ) + Q ( 2 n - N - 1 2 - m + 1 ) ] ]]>

h(n)為濾波器的沖擊響應，N為濾波器的節數；

步驟三、高速數據傳輸步驟，進行ADC芯片數據與處理芯片數據之間傳輸；

步驟四、第二次DDC級聯抽取濾波步驟：

4.1數字混頻校正子步驟；

利用處理芯片產生混頻頻率，與步驟3.3送來的數字信號yI1(n)和yQ1(n)進行混頻，并通過處理芯片的48位NCO有效校正ADC芯片產生的頻偏誤差，同時將窄帶信號搬移到基帶，得到兩路數字信號yI1'(n)和yQ1'(n)；

4.2級聯數字抽取濾波子步驟；

對步驟4.1產生的數字信號yI1'(n)和yQ1'(n)首先第一級使用累加器、抽取器和減法器組合的高效濾波處理，累加器的狀態方程為y(n)＝y(n-1)+x(n),其傳輸函數為減法器的狀態方程為y(n)＝x(n)-x(n-D)，D為抽取因子，其傳輸函數為h2(z)＝1-z-D；通過5級累加器、5倍抽取器和5級減法器組合的高效濾波器進行抽取濾波處理后得到兩路數字信號分別yI2'(n)和yQ2'(n)，其中

y Q 2 ′ ( n ) = ( 1 - z - 5 1 - z - 1 ) 5 y Q 1 ′ ( n ) , y I 2 ′ ( n ) = ( 1 - z - 5 1 - z - 1 ) 5 y I 1 ′ ( n ) ; ]]>

使用第二級偶對稱FIR濾波器，進行2倍抽取濾波，將數據率降為18MHz，得到兩路數字信號分別yI3'(n)和yQ3'(n)；

將低通濾波器和抽取器結合在一起對輸入信號yI3'(n)和yQ3'(n)進行抽取整形濾波，設濾波器的沖擊響應為h(n)，則其Z域變換H(z)為當抽取因子為D時，濾波器的傳遞函數H(z)可表示為：

H ( z ) = ... + h ( - D ) · z D + h ( - ( D - 1 ) ) · z ( D - 1 ) + ... + h ( - 1 ) · z 1 + h ( 0 ) · z 0 + h ( 1 ) · z - 1 + ... + h ( D ) · z - D + h ( D + 1 ) · z ( D + 1 ) + ... = Σ K = 0 D - 1 Σ n = - ∞ + ∞ z - K · h ( n D + K ) · z - n D = Σ K = 0 D - 1 z - K [ Σ n = - ∞ + ∞ h ( n D + K ) · z - n D ] ]]>

令

則

輸入信號yI3'(n)和yQ3'(n)通過傳遞函數H(z)的9倍抽取濾波會后輸出信號為yI4'(n)和yQ4'(n)。

2.根據權利要求1所述的基于P波段射頻采樣的級聯數字濾波抗通信干擾方法，其特征在于：步驟三包括以下步驟，3.1代組碼同步子步驟；3.2初始通道對齊子步驟；3.3用戶數據傳輸子步驟。